敏感参数对流量放大转向系统动态特性的影响研究

　　1　同轴流量放大液压转向系统组成及原理

　　图1是装有同轴流量放大器的液压转向系统油路图。该系统主要由优先阀、同轴流量放大器、转向油缸等部分组成。转向系统工作时有未转动方向盘时的状态和转动方向盘时的状态。

　　未转动方向盘时转阀处于中位,自液压泵流出的压力油,流入优先阀,经CF口和EF口分流后,只有极小的流量经CF口供给同轴流量放大器,绝大部分流量经EF口供给工作装置。

　　当方向盘带动同轴流量放大器阀芯转动时,CF口开口度的大小与方向盘的转速n成正比,压力油就以一定的比例供给同轴流量放大器,保证转向系统的需要,多余部分仍经EF口输出给工作装置。

　　2　同轴流量放大液压转向系统的动态特性数学模型

　　(1)优先阀的动态特性数学模型

　　设优先阀CF口开度为x1,优先阀CF口压力为pCF,同轴流量放大器LS路油压为pLS,pv1、pv2为优先分流阀左、右腔压力。优先阀部分的额定工作点为(x10,pCF0,pLS0,pV10,pV20)。其状态方程为

　　(2)同轴流量放大器的动态特性数学模型

　　设同轴流量放大器主节流口C1开度为x2、面积为A2,放大节流口C开度为x3、面积为A3,计量马达转角为θm,放大节流口C出口油压为p2(p2=pl),同轴流量放大器入口油压为ps(ps=pCF)。同轴流量放大器部分的额定工作点为(x20,A30,x30,A50,pCF0,pLS0,p20)。其状态方程为

　　(3)转向油缸的动态特性数学模型

　　转向油缸的内部油路原理如图2所示,转向油缸L输入端的流量和油压分别为QL、pL与流量放大器的输出端相连通,转向油缸活塞移动位移为x4。

　　其状态方程为

　　.(4)建立仿真模型,

　　对系统动态特性进行仿真在上述数学模型的基础上,采用MATLAB/SIMUL1NK仿真软件,建立参数化的系统仿真模型,对系统动态特性进行仿真,并与实物系统试验结果进行对比,验证仿真结果的可信性。

　　3　敏感参数对同轴流量放大液压转向系统动态特性的影响仿真结果

　　由数学模型可知,流量放大系统的参数有2类,分别是结构参数和液体特性参数,前者如计量马达的阻尼系数Bm、泄漏系数Clm、每弧度排量Dm、等效转动惯量Jt、马达两腔总容积Vt和马达有效弹性系数βe,优先阀阀芯端面面积Af、优先阀阻尼系数Bf、优先阀弹簧刚度k和弹簧预压缩量x0,转向油缸活塞有效面积Ap、阻尼系数Bp、有效体积弹性系数β′e等;后者如流量系数Cd=0·62,油液密度ρ=870 kg/m3等。

　　结构参数对流量放大系统动态特性的影响较大,黏性阻尼系数Bm、Bf和Bp对系统的稳定性、响应速度、超调量等动态性能指标更是有着显著影响,是属于敏感参数。利用所建的参数化仿真模型,可以方便地赋予参数不同的值,从而获得了不同的仿真结果。